山口隧洞洞穿PCCP管后襯砌混凝土回填灌漿施工技術(shù)

李春勇

（葛洲壩新疆工程局（有限公司），新疆 烏魯木齊 830001）

1 概述

西水東引山口隧洞全長780 m，隧洞開挖斷面為城門洞型，開挖洞徑 6.1～8.6 m，洞挖及初期支護(hù)完成后，先洞穿 PCCP管，以PCCP管道為內(nèi)模進(jìn)行隧洞襯砌混凝土澆筑施工，襯砌混凝土為C30自密實(shí)混凝土。由于PCCP管具有整體、不可破壞的特性，洞穿PCCP管后澆筑混凝土拱部回填灌漿施工工藝發(fā)生改變，參照《水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范》，此回填灌漿兼具接縫灌漿、固結(jié)灌漿施工特點(diǎn)，即其實(shí)質(zhì)作用對(duì)象是襯砌混凝土拱部脫空部位，是對(duì)脫空部位的灌漿回填；灌漿管路的埋設(shè)、安裝設(shè)計(jì)與接縫灌漿預(yù)埋管路相似，灌漿方式參照接縫灌漿，具有接縫灌漿特點(diǎn)；預(yù)埋管支管鉆孔深入圍巖30 cm，在灌漿壓力作用下，對(duì)一定范圍的圍巖具有固結(jié)作用，其對(duì)圍巖有固結(jié)灌漿功效。

2 灌漿施工設(shè)計(jì)

洞穿PCCP管及管后襯砌混凝土澆筑工藝特點(diǎn)決定回填灌漿施工工藝，根據(jù)工程特點(diǎn)，針對(duì)性的設(shè)計(jì)回填灌漿管路布置、施工工藝、技術(shù)要求，具體如下：

2.1 灌漿管道設(shè)計(jì)

在洞挖及初期支護(hù)完成之后、洞穿PCCP管之前，預(yù)埋回填灌漿管道。管道布置在隧洞頂拱部位，主管道順洞軸線布置，分灌漿管、備用灌漿管、排氣管三排，排氣管布置在隧洞頂拱正中部位，灌漿管、備用灌漿管對(duì)稱布置排氣管兩側(cè)。灌漿及排氣主管道上每隔2 m設(shè)支管，梅花形布置，埋設(shè)支管的孔道采用鉆孔，灌漿及排氣支管伸入初期支護(hù)及圍巖不小于30 cm，灌漿及備用灌漿支管設(shè)臨時(shí)封堵。灌漿管、備用灌漿管及排氣管按回路布置，灌漿管通過鋼管節(jié)引出。

2.2 灌漿工藝設(shè)計(jì)

灌漿工藝主要參照接縫灌漿施工工藝，其他參照隧洞回填灌漿技術(shù)要求。設(shè)計(jì)主要技術(shù)如下：

2.2.1 灌區(qū)暢通的標(biāo)準(zhǔn)

至少有一套灌漿管路暢通，即灌漿管、備用灌漿管中至少有1根管路暢通、排氣管暢通。

2.2.2 主要設(shè)計(jì)技術(shù)要求

排氣管出漿，在灌漿管進(jìn)漿壓力達(dá)設(shè)計(jì)壓力0.3 MPa下，停止吸漿，延續(xù)灌注5 min即可結(jié)束。灌漿材料、設(shè)備等要求參照灌漿規(guī)范。

3 灌漿施工方法

3.1 管道預(yù)埋安裝

3.1.1 鉆孔

灌漿管、灌漿備用管及排氣管的支管預(yù)埋孔道采用風(fēng)鉆鉆孔，孔深不小于30 cm。

3.1.2 預(yù)埋管道安裝

預(yù)埋灌漿管分區(qū)段進(jìn)行安裝，隧洞進(jìn)、出口安裝區(qū)段長約為40 m，各引出1組共6根管，分設(shè)在隧洞進(jìn)、出口部位；隧洞內(nèi)其他安裝區(qū)段長約為80 m，分45 m、35 m各引出1組管，共2組12根管，灌漿預(yù)埋管通過鋼管節(jié)引入PCCP管內(nèi)。

預(yù)埋灌漿管采用扎絲與襯砌混凝土外圈鋼筋固定。主管與支管采用三通連接，并使用黏合劑保證連接牢固。支管伸入鉆孔內(nèi)，距孔底約3 cm，灌漿管、灌漿備用管的支管采用保鮮膜臨時(shí)封堵，保證回填灌漿之前不被堵塞。安裝過程中，根據(jù)放線的標(biāo)記在正確位置分段。

3.2 預(yù)埋灌漿管路暢通情況檢查

在PCCP管后襯砌混凝土澆筑之后、回填灌漿之前，通風(fēng)檢查回填灌漿區(qū)預(yù)埋灌漿管路的暢通情況，作好記錄。

3.3 灌漿施工方法

3.3.1 灌漿材料及水灰比

采用純水泥漿或水泥砂漿灌注，質(zhì)量滿足灌漿規(guī)范要求。受灌漿管路長度、管徑及灌漿“一次性”限制，施工中灌注純水泥漿，以防灌注水泥砂漿堵管，影響灌漿質(zhì)量。

3.3.2 灌漿壓力

嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求控制灌漿管灌漿壓力。

3.3.3 灌漿方式

采用填壓式灌漿，從低到高單向“追趕式”灌漿。

3.3.4 灌漿方法

先進(jìn)行生產(chǎn)性灌漿工藝試驗(yàn)，根據(jù)生產(chǎn)性灌漿試驗(yàn)情況總結(jié)工藝參數(shù)，推廣使用。

現(xiàn)場根據(jù)通風(fēng)檢查情況，選暢通的灌漿管路進(jìn)漿灌注。采用濃漿灌注，選灌漿管的低處進(jìn)漿管灌漿，其他管路敞開，待其他管路出濃漿（與進(jìn)漿比重相同）后，封堵該管（扎管），繼續(xù)由進(jìn)漿管灌注。在灌漿管進(jìn)漿壓力達(dá)設(shè)計(jì)壓力0.3 MPa下，停止吸漿，延續(xù)灌注5 min即可結(jié)束。

3.3.5 殊殊情況的處理

（1）堵塞、不暢通管路的處理。正常灌漿結(jié)束后，對(duì)堵塞、不通暢的灌漿管進(jìn)行倒灌處理，倒灌采用0.5∶1濃漿灌注，達(dá)灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)停止灌注。

（2）灌漿過程中，加強(qiáng)觀測，發(fā)現(xiàn)有漏漿等異常現(xiàn)象，應(yīng)立即通知壓力控制人員，降低壓力，分析、查明原因，針對(duì)性的采取措施處理。

（3）串區(qū)的處理。灌漿過程中，如發(fā)現(xiàn)相鄰灌區(qū)有漿液串出，則接管對(duì)相鄰灌區(qū)進(jìn)行灌漿。發(fā)現(xiàn)串區(qū)后，如本灌漿區(qū)灌漿壓力達(dá)50%設(shè)計(jì)壓力以上，且排氣管出漿，根據(jù)現(xiàn)場情況，確認(rèn)灌區(qū)已被水泥漿充填滿，可結(jié)束本灌漿區(qū)（管）的灌漿。

4 灌漿質(zhì)量檢查

由于PCCP管道的整體、不可破壞特性，灌漿質(zhì)量檢查孔的布置位置成為難題。通過分析洞穿PCCP管及襯砌混凝土結(jié)構(gòu)，最終確定在鋼管節(jié)上原引出回填灌漿管的位置布置檢查孔，不損壞PCCP管道結(jié)構(gòu)，該位置分布在灌區(qū)中部，鉆孔檢查具有一定的代表性。灌漿質(zhì)量檢查孔施工方法如下：

4.1 鉆孔

待該灌區(qū)回填灌漿結(jié)束7 d后，從鋼管節(jié)原回填灌漿預(yù)埋管引出的12根管中任選一個(gè)（首選頂拱部位），采用風(fēng)鉆沿引出管向上鉆孔，孔徑40 mm，孔深穿透襯砌混凝土伸入圍巖（含初期支護(hù)）10 cm。隧洞進(jìn)、出口段兩個(gè)灌區(qū)檢查孔布置在洞臉部位，具體位置，依據(jù)灌漿情況確定。

4.2 注漿檢查

鉆孔經(jīng)驗(yàn)收后，向孔內(nèi)注入2∶1純水泥漿，在壓力達(dá)到設(shè)計(jì)壓力0.3 MPa下，初始10 min內(nèi)注漿量不超過10 L，認(rèn)為回填灌漿質(zhì)量合格，可結(jié)束注漿。如注漿量超過10 L，則在該壓力下，換0.5∶1水泥漿繼續(xù)灌注，待注漿率為0，延續(xù)5 min，結(jié)束灌漿。

5 灌漿資料分析及灌漿效果評(píng)價(jià)

回填灌漿工程的質(zhì)量，以分析灌漿施工記錄和成果資料為主，結(jié)合檢查孔注漿試驗(yàn)資料，綜合評(píng)定。洞穿PCCP管后襯砌混凝土回填灌漿不同于一般隧洞回填灌漿，其兼具接縫灌漿、固結(jié)灌漿特點(diǎn)。灌漿資料分析及灌漿效果評(píng)價(jià)主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行，包括：灌區(qū)暢通、管路埋設(shè)暢通情況；灌漿材料；灌漿過程控制、灌漿資料；質(zhì)量檢查資料等。隧洞PCCP管后襯砌混凝土回填灌漿共14個(gè)灌區(qū)，全部按要求的技術(shù)方案進(jìn)行灌漿，現(xiàn)場灌漿完成，資料匯總、評(píng)價(jià)如下：通風(fēng)檢查，14個(gè)灌區(qū)中，灌漿管和備用灌漿管所有回路暢通，灌漿管或備用灌漿管與排氣管相通；灌漿檢查，14個(gè)灌區(qū)中，所有排氣管均出漿，且出漿密度均達(dá)1.8 g/cm3或以上；14個(gè)灌區(qū)中，灌漿管壓力均達(dá)到設(shè)計(jì)壓力（0.3 MPa）或以上；單元工程效果檢查，14個(gè)灌區(qū)一區(qū)布置一個(gè)檢查孔，共14個(gè)檢查孔，采取鉆孔注漿檢查：在設(shè)計(jì)壓力下，初始10 min內(nèi)注入2∶1純水泥漿量不大于10 L為合格，14個(gè)孔壓漿檢查均合格。

6 結(jié)束語

洞穿PCCP管后襯砌混凝土回填灌漿采用預(yù)埋灌漿管的方式進(jìn)行灌漿是合適的選擇，是對(duì)一般隧洞回填灌漿施工工藝的創(chuàng)新，對(duì)混凝土澆筑后不能采取鉆孔回填灌漿對(duì)象的處理極具參考價(jià)值，如勘探平洞回填混凝土后的回填灌漿、壓力鋼管段回填灌漿等。